专业基础课：工程力学、结构力学、工程材料
专业课： 混凝土结构设计、钢结构设计、桥梁
工程
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3.课程特点
a.内容连贯，章节衔接紧密。
b.逻辑性强，计算方法技巧性要求高。
d.承前启后，对后续课程学习至关重要。
c.计算量大，对微分方程、线性代数等数学课程的依赖性大。
4.学习目标——能力培养
a.分析能力 b.计算能力 c.自学能力 d.表达能力
和经济的要求。计算刚度的目的，在于保证结构不至于发
生过大的变形，以至于影响正常使用。研究组成规律的目
的，在于保证结构各部分之间不至于发生相对的刚体运动，
而能承受荷载维持平衡。探讨结构的合理形式，是为了有
效的利用材料，使其性能得到充分发挥。
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1.2
杆件结构的计算简图
1）计算简图及其选择原则
a.计算简图——将实际结构作适当的简化，抓住主要矛盾， 忽略次要因素，得到一种能够基本反映实际结构的受力状态， 并代替原结构的“简化图形”。 b.选取结构计算简图原则： ●能反映结构的实际受力特点及变形性能。 ●保留主要因素，略去次要因素，便于分析计算。 实际工作中，计算简图的确定要经过实验、实测和理 论分析，并要经过多次实践的检验。
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(2) 杆件的简化——不论是直杆或曲杆均可用其轴线（截面
形心的连线）表示。
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(3) 结点的简化 ①刚结点：刚结点的特点是汇交于结点的各杆端之间不能 发生相对转动，各杆间可相互传递力和力矩。
刚结点
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②铰结点：
铰结点的特点是汇交于结点的各杆端可以绕结点自由转 动，各杆间可相互传递力，但不能传递力矩。
(c)
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（4）桁架 桁架由直杆组成，所有结点都为理想铰结点。 当仅受结点集中荷载作用时，其内力只有轴力（拉
力和压力）。
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（5）组合结构 组合结构是由只承受轴力的桁杆和主要承受
弯矩的梁杆（梁或刚架杆件）组成的结构，其中
含有组合结点 。
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2）按计算特性分
（1）静定结构：其杆件内力（包括反力）可由平衡 条件唯一确定。 （2）超静定结构：其杆件内力（包括反力）仅由平 衡条件还不能惟一确定，而必须同时考虑变形条件才能 唯一确定。
三、按几何特性分
（1）平面结构：各杆的轴线和外力的作用线均在同 一平面内。 （2）空间结构：各杆的轴线不在同一平面内。如空间 刚架、网架、电视塔等。
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本章小结 （1）结构是指建筑物或构筑物中承担荷载而起骨架作用的 部分。结构力学的研究对象是平面杆件结构，研究任务是平 面杆件体系的几何组成规律及平面杆件结构的强度、刚度、 稳定性计算和动力反应。
②动力荷载 ：随时间迅速变化的荷载，使结构产生显著的振动， 因而惯性力的影响不能忽略。如往复周期荷载（机械运转时产 生的荷载）、冲击荷载（爆炸冲击波）和瞬时荷载（地震、风 震）等。 除荷载外，还有其他一些因素也可以使结构产生内力 和位移，例如温度变化、支座沉陷、制造误差、材料胀缩 等。从广义上来说，可将这些因素视为广义荷载。
①集中荷载 ：当荷载的分布面积远小于结构的尺寸时，则可认 为此荷载是作用在结构的一个点上，称为集中荷载。集中荷载 有集中力和集中力偶两种。
②分布荷载 当荷载的分布面积较大时，即是分布荷载。分布荷 载又可分为均匀分布荷载、线性分布（如三角形或梯形分布） 荷载等。 30
(3) 按照荷载作用的性质分：
①静力荷载： 其大小、方向和位置不随时间而变化或变化极为 缓慢，不会使结构产生显著的振动，因而可略去惯性力的影响。 恒载以及只考虑位置改变而不考虑动力效应的移动荷载都是静 力荷载。
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1.1
结构力学的研究对象和任务
建筑物或构筑物中承担荷载、传递荷载并起骨架作用的
部分，都可称为结构。
1） 结构及其分类
南京长江大桥
上海金茂大厦(右)和国际金融中心(左)
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长江三峡大坝
国家大剧院
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北京奥运会主 体育馆(鸟巢)
上海世博会 中国国家馆
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结构按其几何特征通常分为以下三类：
(1) 杆件结构 杆件结构是由杆件或若干杆件相互连接组成。
(6) 荷载的简化——荷载简化为作用在杆件轴线上的力，祥见以下讨论。
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3）荷载的分类
(1) 按照荷载作用时间的长短分： ①恒载： 永久作用在结构上的不变荷载，如结构自重、固定设 备、土压力等。
②活载 ：暂时作用在结构上的可变荷载，如临时设备、人群、 风力、水压力、移动的汽车和吊车等。
(2) 按照荷载的分布情况分：
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MA
A
(a)
⑤弹性支座——如果在结构计算中，需要考虑支座本身的变形 时，则这种支座称为弹性支座。弹性支座又分为抗移动弹性支 座和抗转动弹性支座。
A k FAy (a) MA FAx A k FAy (b)
(5) 材料性质的简化
为了简化计算，通常假设材料为连续的、均匀的、各向同性 的、完全弹性或弹塑性的。
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5.学习方法
a.由于内容连贯性强，切勿欠账，每学完一章后，应 及时复习，切实掌握。 b.加强对基本概念、结构内力分析思路的理解与掌握， 熟记部分基本结构的内力分布规律。
c. 认真预习，及时复习巩固知识，主动答疑，按时
独立完成作业。
认真听
勤练习 多动手
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第1章 绪论
●基本内容 1.结构力学的研究对象和任务； 2.结构计算简图的选取原则、要求及其主要简化内容； 3.平面杆系结构的分类。 ●重点 结构力学研究的对象和任务；杆件结构的计算简图。 ●难点 结构计算简图的选取。
h l
b
其长度l比截面宽度b和厚度h大得多（杆件的截 面尺寸<<长度尺寸）。
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结构按其几何特征通常分为以下三类： (2)板壳结构 薄壁结构又称为板壳结构。板壳构件的厚度h 要比长、宽两个尺度小得多。
h h
b
l
(a)
平板
(b)
壳体
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结构按其几何特征通常分为以下三类： (3) 实体结构
实体结构是由长、宽、厚三个尺度大致相当的 块体组成的结构。
(a)
③组合结点： 在同一结点上，某些杆件相互刚 结，而另一些杆件相互铰结，则称为 组合结点。
1
A
2
3
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(4) 支座的简化
①活动铰支座——它允许结构绕铰A转动和沿支承平面方向移 动，但A点不能沿垂直于支承面的方向移动。
A A FAy
(a)
(b)
②固定铰支座——简称为铰支座，它允许结构绕铰A转动， 但A点不能沿水平或竖向移动。
结构力学的研究对象是杆系结构，即主要研究杆
系结构在荷载作用下，其内力和变形的计算问题。 具体任务包括以下三个方面： ●研究结构的组成规律、合理形式以及结构计算简图的选择。
●研究结构的内力和变形的计算方法，以便进行结构强度和
刚度的验算。
●研究结构的稳定性以及在动力荷载作用下的反应。
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进行强度、稳定性计算的目的，在于保证结构满足安全
挡土墙
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2） 结构力学的研究对象和任务 模型：客观存在的一种理想化近似。
★研究平面几何时， 点
线
面
★牛顿力学：研究物体的运动，把物体等效于质点， 也质点力学。 ★理论力学：研究刚体的运动，刚体也是一种近似。 ★材料力学 物理方面：可变形的固体
18 几何方面：等截面的直杆——杆件力学
2） 结构力学的研究对象和任务
FAx A FAy FAy
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A
FAx
A
(a)
(b)
(c)
③固定支座——这种支座不允许结构在支承处发生任何方向的 移动和转动。
MA FAx FAy A
④定向支座——定向支座又称滑动支座，结构在支承处不能 (a) (b) 转动，不能沿垂直于支承面的方向移动，但可沿支承面方向 滑动。
A FAx MA FAy (b) (c)
1.性质
结构力学是土木工程专业的一门重要的专业基础课，在整个
土木工程专业知识理论体系中起着承前启后的核心作用。
2.内容
几何组成分析 静定结构内力计算 超静定结构内力计算 力矩分配法（手算） 工程使用 矩阵位移法（电算）
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静定结构位移计算
基本方法 （力法、位移法）
大学课程体系
理论基础课：高数、线代、大学物理等等
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4）结构计算简图举例
例1.1 图示为一根两端 搁在墙上的梁，其上 放一重物，现确定梁 的计算简图。
b /2 b l0 (a)
b /2 b
FP g
l (b)
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1.3构计算简图的分类。 1）按受力和变形特性分 （1）梁 梁是一种受弯构件，其轴线通常为直线。梁有单跨的 和多跨的。其内力一般有弯矩和剪力，以弯矩为主。
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简支梁
多跨静定梁
悬臂梁
超静定梁
曲梁
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（2）刚架 刚架由梁和柱组成，结点多为刚结点。其内力一
般有弯矩、剪力和轴力，以弯矩为主。
(a)
(b)
(c)
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（3）拱 拱的轴线为曲线，且在竖向荷载作用下会产生水
平反力（推力）。这使得拱内弯矩和剪力比同跨度、
同荷载的梁的要小。其内力以压力为主。
(a)
(b)
（2）用一理想化的简化模型来代替实际结构，该模型称为
实际结构的计算简图。选择计算简图的两条原则可归纳为 “反映实际、简化计算”。要通过分析结构的构造特征、受
力特征，并结合经验和实验综合考虑，才能确定出计算简图。
选择计算简图时，要从结构体系、杆件、结点、支座、材 料、荷载等几个方面入手进行简化。
（3）平面杆件结构可划分为梁和刚架、桁架、拱以及组合